在12500KVA三电极深埋式电弧炉工业硅生产线上矿热炉硅氚电解池中实现核聚变可能性分析

2017-04-06 09:27:41 来源:上海广济硅材料有限公司/大悟硅光电工业园有限公司

我国工业硅生产厂普遍采用的上海广济硅材料有限公司自行设计制造的12500KVA三电极深埋式电弧炉,达到了安全生产、成本可控、生态环保、产销两旺的效果。截止2017年03月31日统计的数字显示:2016年全球工业硅总产量为三百一十四万吨,其中我国工业硅厂实现产量二百一十万吨,大体上采用九江市矽门多晶硅成套设备制造有限公司生产制造的矽门牌矿热炉成套设备。
我国工业硅厂采用的矿热炉工作原理是:三根碳素电极深埋至电弧炉炉膛底部,通电加热,电弧熔化硅石、无烟煤、石油焦等炉料后,液体单质硅水从炉膛底部出硅嘴自然液压流出。其化学反应分子式为SiO2+C→Si+CO2↑。硅含量高于98%的一吨441标号的工业硅,理论电单耗:12800KW•h/t。
建于1973年的湖北省大悟县铁合金厂,主营441、553标号的工业硅以及75号硅铁。2003年实际控制人彭达清华大学校友企业硅光电投资控股有限公司旗下的上海广济硅材料有限公司,全资收购了大悟县铁合金厂。上海广济硅材料有限公司博士后工作站与鄂尔多斯电力冶金集团股份有限公司技术合作,改造碳素电极。技术合作小组在国有企业大悟县铁合金厂引进的外商独资企业湖北富佳龙硅业有限公司9600KVA矿热炉上展开。由于采用了技术改造后的碳素电极,9600KVA矿热炉日产稳产16吨441标号的工业硅,电单耗降低至:8700KW.h/t。2004年上海广济硅材料有限公司新增八千万投资创建了大悟硅光电工业园有限公司。大悟硅光电工业园有限公司在开展冶金三步法生产太阳能电池用多晶硅材料科研的同时,科技下乡精准扶贫前往新疆维吾尔自治区投资建设煤电硅一体化工业项目。十年间(2006年至2016年)在新疆新建了一百万吨产能的工业硅厂,大体上采用12500KVA炉型,普遍使用了矽门牌商标。
2008年位于哈萨克斯坦境内的德资企业购买了九江市矽门多晶硅成套设备制造有限公司在前苏联顿涅茨克共和国境内贴牌生产制造的矽门牌成套炼硅设备12500KVA矿热炉,合计两台套。12500KVA矿热炉中配备的矽门牌碳素电极直径:Φ 1050,炉膛深度:2700。点火起炉烧结成型的矿热炉第一壁坩埚场,具有高温、高压、真空特征。
在预制碳素电极过程中,每根碳素电极中镶嵌入一颗“硅氚球”。当碳素电极在炉膛底部第一壁坩埚中自行熔化后,坩埚中的液态碳与液态硅形成了碳硅混合液体。由于第一壁坩埚属于真空高压高温密闭空间,液态碳硅瞬间形成液态碳化硅又立刻分解成液态碳液态硅。在液态碳化硅形成与分解交替过程中,加剧了电极自燃直至电极熔化殆尽,电极中的“硅氚球”就掉入了活跃的液态碳液态硅中,且参与混合液体反应。三根电极持续通电于电解池中的碳硅液体,也作用于硅氚球。硅氚球外壳熔化后,球体中的50:50液态氘液态氚与液态碳液态硅发生剧烈反应。最终液态氘与液态氚有可能被引爆成为液态氦,且可能产生了高能中子,或又可能实现了氢点燃,也说不定上升挥发了少许氢气。总之加速了二氧化硅与碳的反应,二氧化碳向上挥发,硅往下沉淀。沉淀的液态硅,由于三根电极持续通电,与第一壁坩埚中的尚未反应的微量50:50液态氘液态氚,汇集形成了“硅氚碳氘电解池”中的受控电解反应。在矿热炉“硅氚碳氘电解池”中,碳液体硅液体也连续引爆“硅氚球”外壳。“硅氚球”中的50:50液态氘液态氚有可能受控且持续稳定燃烧于第一壁坩埚内。50:50液态氘液态氚持续燃烧出现炸炉现象,炸炉增加了电弧放热能量,缩短了炼硅时间,提高了出硅数量。每隔八小时出现一次炸炉高潮,三根电极一日合计有三个炸炉周期。12500KVA单炉441工业硅日产量从二十二吨增加到三十三吨。每吨441工业硅电单耗从理论上的一万二千八百度电下降到实际生产过程中的八千七百度电。“硅氚球”碳素电极技术革新,降低了炼硅成本,节省了电力资源,产生了高额利润,开创了全球炼硅新局面,也实现了彭达“让绿化能源的光芒普照在一带一路各国丝绸之路上”的伟大理想。
“硅氚球”球外壳是由上海广济硅材料有限公司博士后工作站在2004年烧结氮化硅粉体压铸成型的空心球体。大悟硅光电工业园有限公司在2005年完成压注液态氘液态氚50:50,充实空心球且封装成硅氚聚变电池产品。并申请了“矽门”牌商标,属电池类。博士后流动站邹学柏博士或许抢先申报了原创性专利。
从2005年至今(2017年03月31日),硅氚聚变电池产品在前苏联顿涅茨克共和国境内批量生产。矽门牌硅氚球碳素电极定点生产工厂为国企私有化后的、硅光电投资控股有限公司旗下的、前苏联马达西奇飞机发动机厂叶片分厂、即网站MotorSich.com.ua所显示的前苏联溢出资产重组的私人工厂。
矽门牌硅氚聚变电池产品销售到前苏联各国,技术转让到美国各州。硅氚球碳素电极成套设备出口到欧盟各共国共同体。
                                                                                                                                                                               作者:彭金火.彭达;扎莫塔耶娃.克丽斯季娜

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